Шаговый электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K37/00 

(54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

I

Известны шаговые электродвигатели, содержащие статор с магнитной системой, состояш.ей из стержня с расположенными на нем обмотками, к которому примыкают полюсные наконечники с зубцами, постоянный магнит со своими полюсными наконечниками, объединенными в обш,ий узел с полюсными наконечниками стержня и зубчатый ротор 1.

Известный двигатель имеет сложную конструкцию и в нем плохо используется постоянный магнит.

Известен шаговый двигатель, в котором установлены два постоянных магнита, намагниченных в направлении, параллельном |Оси ротора, что улучшает их использование и упрощает конструкцию за счет разделения полюсных наконечников стержня и постоянных магнитов 2.

Однако и этот двигатель имеет недостатки - расположение сердечника с обмоткой внутри ротора ограничивает возможности повышения быстродействия за счет увеличения ампер-витков,а размещение ротора 20 над постоянными магнитами приводит к осевому тяжению ротора, что ухудшает режим работы опоры ротора и снижает надежность двигателя.

С целью повышения быстродействия и надежности описываемый двигатель снабжен дополнительным стержнем, и оба стержня расположены снаружи ротора, а полюсные наконечники стержней установлены по обе стороны каждого стержня и выполнены Г-образными с зубцами на одном конце, вытянутыми вдоль зубцов ротора, которые на своих концах имеют выступы, при этом полюсные наконечники постоянных магнитов выполнены в виде платы, на которой закреплен кольцеобразный сердечник, помещенный внутрь ротора и снабженный зубцами, расположенными против выступов на зубцах ротора.

На фиг. 1 и 2 изображены сечения описываемого двигателя, соответствующие стрелкам, указанным на чертеже; на фиг. 3 - основные детали магнитной системы двигателя, изображенные в изометрии.

Между платами 1 и 2, одна из которых (плата 2) является полюсными наконечниками постоянных магнитов 3, расположены стержни 4 с обмотками 5 и полюсными наконечниками 6, выполненными Г-образной формы с зубцами на конце (см. фиг. 3).

В плате 2 закреплен кольцеобразный сердечник 7 с зубцами 8. Между сердечником 7 и полюсными наконечниками 6 установлен ротор 9 с зубцами 10, имеющими выступы 11. Опорами ротора служат подшипники 12, размещенные в сердечнике 7 и в плате 1.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче импульса тока в обмотку управления 5 магнитный поток, наведенный им, в воздушном зазоре одной пары наконечников 6 складывается, а другой вычитается по отношению к магнитному потоку от постоянных магнитов 3. Ротор 9 будет стремиться занять положение, при котором его зубцы будут расположены против зубцов наконечников 6 с большим магнитным потоком. При отсутствии тока в обмотке 5 ротор сместится в положение, при котором выступы 11 будут расположены против зубцов 8 сердечника 7.

Изменение полярности импульсов тока в обмотке 5 приводит к образованию большего магнитного потока в другой паре зубцов наконечников 6 и, следовательно, к повороту ротора еще на половину щага. .

Последовательная подача разнополярных импульсов обеспечивает дискретное перемещение ротора с указанным шагом.

Направление врашения ротора одностороннее и определяется соотношением геометрических размеров и взаимным расположением зубцов 10 ротора и выступов 11.

Таким образом, в описываемой конструкции двигателя как рабочий, так и вспомогательный воздушные зазоры являются радиальными, что исключает возникновение сил тяжения, направленных вдоль оси ротора и тем самым облегчает режим работы подшипников, повышая общую надежность дви.гателя. В тоже время расположение стержня 4 снаружи по отношению к ротору 9 позволяет повысить за счет повышения ампервитков момент двигателя без увеличения момента инерции ротора, что приводит к повышению быстродействия двигателя.

Формула изобретения

Шаговый электродвигатель, содержащий 0 статор с магнитной системой, имеющий стержень с обмоткой, к которому примыкают полюсные наконечники, два постоянных магнита со своими полюсными наконечниками, намагниченные в направлении, параллельном оси двигателя, и ротор с зубцами, направленными параллельно оси двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, двигатель снабжен дополнительным стержнем, и оба стержня расположены снаружи ротора, а указанные полюсные наконечники стержней установлены по обе стороны каждого стержня и выполнены Г-образными с зубцами на одном конце, вытянутыми вдоль зубцов ротора, которые на своих концах имеют выступы, при этом полюсные наконечники постоянных магнитов выполнены в виде платы, на которой закреплен кольцеобразный сердечник, помещенный внутрь ротора и снабженный зубцами, расположенными против выступов на зубцах ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 544063, МКИ Н 02 К 37/00, 1977 (прототип).